Kā 3D drukāšana cilvēkiem varētu būt iespējama kādu dienu

Reklāma

3D drukāšana šobrīd ir dusmīga; cilvēki drukā mašīnu daļas, cosplayers statujas Jūsu nākamais konvencijas suvenīrs? 3D izdrukāta statuja jums!Pēc nekaunīgām tradīcijām Zero Point 3D skenē spēlētājus savā sistēmā kā digitālus modeļus, kurus viņi pēc tam var izdrukāt dažādos izmēros. Lasīt vairāk , paraugmājas un pat protezējošas rokas, kas izskatās kā Dzelzs vīrs. Bet, iespējams, visinteresantākais, kas šobrīd tiek drukāts, ir cilvēka audi.

Kā tas darbojas? Ko var izdrukāt? Un vai kādreiz varēs izdrukāt pilnu cilvēku? Paskatīsimies, ko saka tehnoloģija un zinātne.

Biodruka

Audu drukāšanas procesu sauc par biodruku, un paņēmieni, kas aiz tā notiek, ir diezgan iespaidīgi.

Pirmkārt, šūnas tiek ņemtas no donora un ievietotas kultūrā, kas ļauj tām vairoties. Kad pietiekami daudz šūnu ir izaudzētas, tās tiek ievietotas printera kasetnē. Tad viņi tiek nolikti kā līdzīgi jebkurš cits materiāls, ko izmanto 3D printerī Kas ir 3D drukāšana un cik precīzi tā darbojas?Iedomājieties, ja jūs varētu izdrukāt trīsdimensiju objektus tieši no printera jūsu mājās. Kad es biju bērns pamatskolā, es domāju, ka būtu satriecoši, ja es varētu izdrukāt picas ...

Lasīt vairāk . Konstrukcija ir veidota slānī pēc kārtas, ar mainīgiem šūnu slāņiem un strukturējošu materiālu, kas var būt ūdens bāzes želeja vai cukuru saturoša viela (dažreiz tiek izmantotas arī mākslīgās sastatnes, lai palīdzētu radīt pareizu būtnes formu iespiests).

Pēc audu iespiešanas šūnu slāņi sāk augt kopā, aizverot spraugas starp tiem un aizpildot paredzēto audu struktūru. Kad šūnas ir saplūdušas kopā un nogatavojušās, audi ir gatavi eksperimentiem laboratorijā vai pārstādīšanai cilvēkam, parasti cilvēkam, kurš, pirmkārt, ziedoja šūnas.

Viena no lielajām audu bioprintera priekšrocībām salīdzinājumā ar parasto pārstādīšanas procesu ir tā, ka audi tiek veidoti ar šūnām no pacienta ķermenis, ievērojami samazinot atgrūšanas iespējas, stāvoklis, kas rodas no tā, ka ķermenis neatzīst implantēto audi. Tas var radīt lielas problēmas, un medicīnas darbinieki ir diezgan satraukti par 3D drukāšanas iespējām samazināt noraidīšanas biežumu.

Kas tad ir bioloģiski izdrukāts? Ar šo metodi ir veiksmīgi izveidoti asinsvadi, kauli (ieskaitot galvaskausu), traheja, urīnpūšļi, sirds vārstuļi, āda un pat auss. Izveidota komanda Ķīnā mazas nieres, kas strādāja četrus mēnešus. Bet zinātnieki savus redzeslokus ir uzstādījuši daudz augstāk. Daži pētnieki ir sākuši drukāt aknu audus, lai gan tiek lēsts, ka veselu aknu drukāšana prasa pat desmit dienas.

Un viena grupa pat strādā pie cilvēka sirds 3D drukāšanas.

Mūsdienu biodrukas tehnikas mala

Komanda, kas atrodas Luisvilas universitātē un kuru vada šūnu biologs Dr. Stjuarts Viljamss, saka, ka “bioficiālā” sirds būtu dabiskas un mākslīgos materiālus, un tos, iespējams, izmantos transplantācijai cilvēkiem, kuri cieš no sirds mazspējas un kuri nav kandidāti uz tradicionālajām mākslīgajām sirdīm, piemēram bērni.

Viņš prognozē, ka viņa komanda trīs līdz piecu gadu laikā spēs samontēt visu sirdi un ka cilvēku izmēģinājumi varētu sākties desmit gadu laikā.

Ja jūs domājat par lidmašīnas būvi, tas, ko jūs darāt, ir izveidot atsevišķas detaļas un pēc tam salikt. Mēs tieši to pašu darām ar bioficiālo sirdi.
—Dr. Stjuarts Viljamss

Komanda tiecas pēc septiņu dienu laika, sākot no brīža, kad medicīnas komanda no pacienta novāc 50 CC tauku (apmēram divu golfa bumbiņu lielumā) līdz brīdim, kad tiek izdrukāta sirds. Tikai septiņas dienas, lai radītu pilnīgi jaunu sirdi. Teorētiski šī sirds tiks izmantota, lai aizstātu visus mākslīgos līdzekļus, kas pašlaik tiek izmantoti, lai saglabātu pacienta sirdi.

Nākotne

Tātad, ja mēs varam izdrukāt kaulus, asinsvadus, orgānus un ādu, vai nav jēgas, ka nākamā lieta, kas jādomā, ir pilna cilvēka drukāšana? Tas izklausās pēc zinātniskās fantastikas, bet, kā mēs redzējām, zinātniskā fantastika un realitāte mēdz neatšķirties tik ļoti, kā mēs gaidām Bioniskie cilvēki: Exoskeleton tehnoloģija atkārtoti nosaka robežasExoskeleton pētījumi tiek veikti vairāk nekā gadsimtu, kā rezultātā tika izveidoti vairāki dzīvotspējīgi prototipi. Pārsteidzoši, ka viņi tomēr mazāk koncentrējas uz pārcilvēciskiem spēkiem un vairāk uz izturības un dzīves kvalitātes uzlabošanu. Lasīt vairāk dažreiz. Uz dažām minūtēm pārtrauciet neticību un pieņemsim domu eksperimentu.

Cilvēka 3D drukāšana, ja tas ir iespējams, joprojām ir tālu. Aknu un sirds drukāšana ir viena lieta, bet visa ķermeņa drukāšana ir pavisam kas cits. Lai gan ar lielu daudzumu sirds asinsvadu izdrukāšanai pietiek ar 50 tauku CC, cilvēkam ir milzīgs daudzums materiāla korpuss, kas nozīmē, ka mums ne tikai jāatrod veids, kā izaudzēt pietiekami daudz materiāla, bet arī mums bija grūts laiks to visu izzināt pareizi.

Īsi apskatiet jebkuru anatomijas mācību grāmatu un redzēsit, ka ir tūkstošiem sīku gabalu, kas lieliski iekļaujas pareizi funkcionējošā cilvēka ķermenī.

Lai arī cik tālu ir nonācis datoru modelēšana, nav grūti iedomāties, ka galu galā varēsim kartēt visu cilvēka ķermeni. Mēs esam kartējuši visu cilvēka genomu, esam atraduši veidus, kā izmantot lāzerus, lai skenētu cilvēku 3D attēlus, un mēs visu laiku izstrādājam jaunu medicīnas tehnoloģiju. Mēs pat esam pilnībā simulējuši smadzeņu daļas. Un tas mūs noved pie lielāka jautājuma.

Salīdzinot ar smadzenēm, pārējā ķermeņa daļa ir bērnu rotaļas. Vidējā cilvēka smadzenēs ir 100 miljardi neironu un 100 triljoni sinapses. Spēja izdrukāt, ka daudzi neironi, vēl mazāk savienojot tos visus pareizajā veidā, būs ārkārtīgi sarežģīti. Mēs, domājams, pat nesaprotam kāda ir apziņa Domāšanas mašīnas: ko neirozinātne un mākslīgais intelekts var iemācīt mums par apziņuVai mākslīgi inteliģentu mašīnu un programmatūras būve var iemācīt mums par apziņas darbību un paša cilvēka prāta būtību? Lasīt vairāk .

Ārsti ir izdrukājuši smadzeņu kopiju, lai palīdzētu tām sagatavoties operācijai, un izdrukājuši lielu neirona modeli, bet faktiski nonākšana līdz šādam detalizācijas līmenim tālu pārsniedz visu, kas mums jebkad ir bijis darīts.

Protams, jūs varētu potenciāli vienkārši aizstāt smadzenes ar datoru, bet jums tomēr vajadzētu izdrukāt nervu sistēmu, kas arī būtu izaicinājums, it īpaši, ja runa ir par kaut ko līdzīgu redzes nerviem, kuriem ir lieliski jādarbojas, lai tiem būtu kādi izmantot.

Vai to var izdarīt?

3D drukāšana 5 pārsteidzošas 3D drukas lietojumprogrammas, kuras jums jāredz, lai ticētuKo jūs darītu ar 3D printeri? Ja cilvēkiem, kuri izstrādā šīs lietojumprogrammas, ir par to ko teikt, jūs varētu būt pārsteigts. Lasīt vairāk cilvēks, ja tas kādreiz notiks, iespējams, notiks tālu nākotnē - daudz tālāk, nekā droši vien redz kāds šī raksta lasītājs.

Tas prasīs milzīgu biotehnoloģisko progresu, un radikāli mainīsies domāšana par tehnoloģijām un cilvēka ķermeni. Vai to var izdarīt? Es vilcinos teikt “nē”, jo mums visapkārt ir piemēri par lietām, kuras kāds reiz teica, ka tās nevarētu izdarīt. 3D drukāšana pati par sevi bija zinātniskā fantastika Galīgais iesācēja ceļvedis 3D drukāšanai3D drukāšanai vajadzēja būt jaunajai rūpnieciskajai revolūcijai. Tas vēl nav pārņēmis pasauli, bet es esmu šeit, lai runātu ar jums visu, kas jums jāzina, lai sāktu. Lasīt vairāk vēl nesen. Ja ir viena lieta, ko mēs zinām par cilvēci, tas nozīmē, ka mēs pastāvīgi sevi pārsteidzam.

Ko tu domā? Vai mēs kādreiz redzēsim 3D izdrukātu cilvēka ķermeni? Kādas iespējas tam varētu kalpot? Vai mums pat vajadzētu drukāt cilvēka orgānus (ne visi tā domā)? Dalieties savās domās zemāk!

Attēlu kredīti: 3d printeris Caur Shutterstock, Cilvēka sirds virtuāls attēls ar kardiogrammu, cilvēka skelets no aizmugures un priekšpuses - cilvēka kaulaudu un muskuļu sistēmas didaktiskā plāksne caur Shutterstock.